军用连接器专业知识.docx
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军用连接器专业知识
第一章概论
一、什么是连接器
连接器的作用非常单纯：
在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间，架起沟通的桥梁，保证电流顺畅连续和可靠地流通，使电路实现预定的功能。
连接器是电子设备中不可缺少的部件，顺着电流流通的通路观察，你总会发现有一个或多个连接器。
连接器形式和结构是千变万化的，随着应用对象、频率、功率、应用环境等不同，有各种不同形式的连接器。
例如，球场上点灯用的连接器和硬盘驱动器的连接器，以及点燃火箭的连接器是大不相同的。
二、为什么要使用连接器
设想一下如果没有连接器会是怎样？
这时电路之间要用连续的导体永久性地连接在一起，例如电子装置要连接在电源上，必须把连接导线两端，与电子装置及电源通过某种方法（例如焊接）固定接牢。
这样一来，无论对于生产还是使用，都带来了诸多不便。
以汽车电池为例。
假定电池电缆被固定焊牢在电池上，汽车生产厂为安装电池就增加了工作量，增加了生产时间和成本。
电池损坏需要更换时，还要将汽车送到维修站，脱焊拆除旧的，再焊上新的，为此要付较多的人工费。
有了连接器就可以免除许多麻烦，从商店买个新电池，断开连接器，拆除旧电池，装上新电池，重新接通连接器就可以了。
这个简单的例子说明了连接器的好处。
它使设计和生产过程更方便、更灵活，降低了生产和维护成本。
连接器的好处
改善生产过程
连接器简化电子产品的装配过程。
也简化了批量生产过程
易于维修
如果某电子元部件失效，装有连接器时可以快速更换失效元部件
便于升级
随着技术进步，装有连接器时可以更新元部件，用新的、更完善的元部件代替旧的
提高设计的灵活性
使用连接器使工程师们在设计和集成新产品时，以及用元部件组成系统时，有更大的灵活性。
三、连接器行业涉及的主要相关理论知识
（一）电接触理论
电接触理论的范围很广，接触的物理—化学过程包括：
接触时的热、电、磁、半导体等各种效应，接触电阻的物理本质及其计算，触头接触点温度场、触点的温差热电势及其对金属迁移的影响，触头金属小桥理论与计算，触点间热量和质量转移的物理过程及其数学模型等。
在电接触理论方面，荷尔姆作出了重大贡献，他的巨着《电接触》总结了他数十年的研究心得，为了纪念他，国际上成立了HOLM电接触学会，各主要国均有相应的年会，国内有北京邮电大学、福州大学、贵州大学等电接触方面进行研究。
（二）电弧理论
带电插拔的电连接器涉及到电弧问题，电弧理论包括触头分离时如何引弧和熄弧的理论，气体放电和激励的过程，火花放电、辉光放电和弧光放电的界限和过程，离子平衡和电离消电离的过程，极旁和弧柱理论，剩余电流热积累，电击穿和热击穿的过程，电弧的静态和动态特性，电弧的能量与过电压等等。
（三）电器的发热理论
除了介质损耗是热源外，电器的发热主要是载流导体的电流效应，在大电流和强的交变磁场下，载流体间不仅产生巨大的电动力，而且还产生集肤效应和邻近效应，载流体电流线分布不均匀将直接影响发热和温升。
四、常用术语
电连接器的术语较多，国标GB4210-84（相当于IEC50）对相关的术语进行了描述，本节仅列出了主要的术语，其他可查阅标准。
（1）连接器（Connector）：
一般是指有能使电缆和电缆接线端迅速连接或分离的元件；
（2）接触件中心距：
接触件在安装上的中心位置；
（3）接触件（Contacts）：
连接元件的导电零件，用来提供电缆到电缆、电缆到组件或组件到组件的可分离的直通连接；
（4）插孔（SocketContact）：
一种阴性接触件，能与阳性接触件插合，一般接在电路的带电侧；
（5）插针（PinContact）：
一种阳性接触件，通常与插孔插配，一般连接在电路不带电的一侧；
（6）插头（Plug）：
连接器的插合的两半之一，在未连接器到另一半上时可自由活动，一般认为是连接器的阳性部分。
（7）插座（Receptacle）：
通常是两件式多接触件连接器上固定的或不动的那一半，也指通常安装在面板上并带有插孔的那一半连接器；
（8）接触电阻：
在典型的使用条件下，装在连接器上的插针与插孔的最大允许电阻；
（9）绝缘电阻：
任何一对接点之间、导体之间或不同组合形式的接地元件之间的绝缘材料在规定条件下测得的电阻；
（10）接点排列：
（11）互换性：
（12）热插拔：
在电连接器接触件带电状况下进行插合或拔出；
（13）端接：
焊接、压接、绕接：
（14）网格：
印制板上点定位用的两组平行等距的正交网络。
五、连接器的分类
在进行分类以前，我们前来了解连接的对象，电子系统中的连接一般包括了五类：
第一类是元件封装的内部连接，如芯片与金属化基底的连接，芯片与蚀刻或冲制的引线架间的连接，金属化基底与蚀刻或冲制的引线架间的连接（包括引线架之间的连接）；
第二类是元件同印制板或导线的连接，有集成电路封装引脚与印制板的连接，集成电路封装引脚与印制板间和或点到点连接，集成电路金属化基底与印制板的连接，集成电路金属化基底与印制板和或点到点的连接；
第三类印制板与导线或印制板的连接，有印制板与多股线或单股线连接，印制板与印制板连接，印制板与圆导体带缆的连接，印制半与扁导体带缆的连接；
第四类底板同底板之间的连接，有导线与导线之间连接，同轴线、屏蔽线或双绞合线互相连接，多股及单芯线、同轴线及屏蔽线、双绞合线以任意组合互相连接；
第五类设备同设备间的连接，有导线与导线连接（单股或绞合线），同轴线、屏蔽线、双绞合线互相连接，绞合线及单芯线、同轴线或屏蔽线以及双绞合线以任一组合互相连接。
多年来连接器的分类混乱，各个厂家自有其分类方法和标准。
1989年在美国国家电子配销商协会（NEDA,即NationalElectronicDistributorsAssociation缩写，它是一个工业教育组织）的支持下，生产连接器的几大厂家会聚在一起，制订了一部连接器分类标准和术语。
NEDA主持制订的这个标准，称为连接器部件分类等级（LevelsofPackaging）。
现摘要叙述于下表：
等级
描述
0
IC芯片或芯片到封装的连接器
请注意第1个等级是"0"级，不是"1"级。
此级实际上并不涉及连接。
0级就是集成电路芯片。
Molex公司不生产IC芯片。
但是生产把芯片连接到电路板的插座。
1
IC组件或组件到（电路）板的连接器
当IC芯片安装在电路板的插座中时，就是1级连接。
2
（印制）电路板（PCB）到（印制）电路板的连接器
2级连接器用于印制电路板之间的连接。
.
3
导线到电路板或分组合到分组合的连接器
3级连接器连接印制电路板和分组合、或是连接两个分组合。
分组合是电子产品的组成部分。
依Molex公司的习惯,3级也包括某些导线到导线连接器。
4
机箱到机箱或输入/输出连接器4级连接器
提供功率或信号连接。
一般的经验是：
当连接涉及到音频或视频信号时，或是连接网络和计算机时，要使用4级连接器。
实际工作中很少按照上述级别谈及连接器，而是按照连接器的外观形式和连接方式来讨论它，如板到板和线到线等。
级别是用于学习和分类连接器的。
国内连接器规格多，种类繁杂，根据不同的情况，一般可按下列进行分类：
按工作频率分
高频连接器
高频同轴连接器
视频连接器
同轴转换器
阻抗转换器
配合尺寸转换器
性别转换器
微带-同轴转换器
波导-同轴转换器
匹配负载连接器
低频连接器
圆形连接器
矩形连接器
印制板连接器
带状电缆连接器
集成电路连接器
混装连接器
按电气要求分
通用连接器
大功率连接器
高电压连接器
脉冲连接器
低噪声连接器
相调连接器
精密同轴连接器
按环境条件分
密封连接器
高水压密封连接器
高真空密封连接器
三防连接器
耐辐照连接器
高温连接器
低温连接器
按安装位置分
电缆连接器
面板连接器
穿墙式连接器
按外形分
直式连接器
弯式连接器
T形连接器
其他还有按应用领域分等。
家电、通讯、数据传输、手机、接线端子、组合接插件、表面贴装等。
在军工领域，一般将其分为：
矩形连接器、圆形连接器、印制板连接器、射频同轴连接器、特种连接器等。
第三节主要标准
美国的电连接器标准目前有3000多个，20%为总规范，其他基本上为详细规范，国内目前关于电连接器的军用总规范已有29个，基本按美军标翻译过来的，一般有等同、等效之分。
国际电工委员会的IEC、德国的DIN等也有很多电连接器标准。
产品标准：
GJB680射频同轴转接器（MIL-C-39012）
GJB681射频同轴连接器
GJB1308滤波连接器
GJB1784连接器附件
GJB1717通用印制板连接器总规范
GJB1920耐环境小型同轴连接器总规范
GJB2905推/拉式圆形连接器总规范
GJB3159机柜面板用矩形连接器总规范
GJB3593螺纹连接圆形连接器总规范
GJB142A外壳定位小型矩形连接器总规范（MIL-C-24308）
GJB177A压接接触件矩形连接器总规范（MIL-C-81659）
GJB2446外壳定位微型连接器总规范（MIL-C-83513）
GIB1438印制板连接器总规范（MIL-C-55302）
GJB598卡口连接圆形连接器总规范（MIL-C-26482）
GJB599A耐环境圆形连接器总规范（MIL-C-38999）
GJB600A耐环境螺纹连接圆形连接器总规范（MIL-C-5015）
GB/T15889SSMA射频同轴连接总规范
GB/T15890SSMB射频同轴连接总规范
GB/T16531射频电缆组件分规范
GJB1659光纤光缆接头总规范
GJB3234耐环境复合材料外壳高密度小圆形电连接器及附件总规范
GJB1212三同轴连接器总规范
GJB3780模块化连接器总规范
MIL-C-3767电源连接器总规范
MIL-C-12520防水连接器总规范
MIL-C-28748机柜连接器总规范
MIL-C-28754模块连接器总规范
MIL-C-83723圆形连接器总规范
相关支撑标准：
GJB1216电连接器接触件总规范（MIL-C-39029）
QJ450A镀层厚度系列选择
GJB441机载电子设备机箱、面板尺寸
GJB1144战术电台接插件选用要求
GJB1300DJB-823
QJ603电缆制作技术条件
QJ254电连接器型号命名方法
MIL-I-81969嵌卸工具总规范
GJB1611GJB599的绝缘安装板接触件孔位排列
GJB1784电连接器附件总规范
GJB2292电连接器附件配合尺寸和要求
GJB2293电连接器接触件配合尺寸和要求
测试标准：
GJB150军用设备环境试验方法
GJB360A电子及电气元件试验方法
GJB1217电连接器试验方法（MIL-STD-1344）
GJB179计数抽样
公司目前生产的产品类型见下表：
类型
常用标准
公司典型产品
微型连接器系列
MIL-C-83513
GJB2446
J24H、J29、J30、J30J、J40、J43、J15、CDb等
圆形连接器系列
MIL-C-26482
GJB598
MIL-C-38999
GJB599A
Y34、Y34M、Y34A、Y30A、Y66、Y61、Y43、Y28、Y29、Y50
印制板电路连接器系列
MIL-C-55302
GJB1438
J58-250、JB10、J27A、C96、CM96、CD96、J56、JXB、JB4、CA30、CA48、F48、F32、J45、J43、JB12、JB9
矩形连接器系列
MIL-C-81659
GJB177A
MIL-C-24308
GJB142A
J16系列、J18系列、J16G1、J16G2、J59、J55、J68、J62、J61、G9、G8
射频同轴连接器系列
MIL-C-39012
GJB680
GJB681
GJB1212
GJ1、SMA、SMB、BNC、N
特种连接器系列
企业标准
F9、CT-124、CT-28、JF15、JF16、JF25、F10、JF18
第四节接触件
一、概述
就是向两个金属片施加压力，使其机械地接触，使得自由电子能够自由地从一个金属片的原子晶格转移到另一金属片的原子晶格中去的零件。
两金属之间有膜层，膜薄时，其厚度与金属原子的间隔相近，自由电子较容易通过被膜的状态（隧道效应），接触电阻不太高；在被膜厚的场合，电流基本上不流动，呈现出高接触电阻（被膜电阻）的现象。
压力加大，接触面积，接触电阻减小，但永远不会为0，接触电阻由本体电阻、压缩电阻、膜层电阻之和形成。
2接触部位的可靠性
压力大，插拔时的摩擦大，磨损就大，插拔寿命就低；
压力小，由于接触压力的失效变化，不能维持正常的使用压力。
为了保证接触的可靠性，必须从接触件的材料、接触部位的形状、接触压力以及接触面是否润滑等因素来考虑。
一般按形状将接触件分为如下几个类别：
（一）弹性孔配刚性针
1）双曲线插孔
法国的FRB公司在50年代发明，国内70年代组织了联合攻关，资料报道，可靠性达到8级，国内158厂、796厂、693厂、825厂等均有该类产品，（我们公司可以外购插孔研制该类产品）
2）圆筒型针孔接触件
阳接触件和阴接触件的外形均为圆形，分别叫作插针和插孔，固称针孔式接触件。
按开槽的多少分为两槽式、三槽式、多槽式，按限制口分为不限制口式、带限制口式。
接触点在接触件的端部，接触长度可取得较长；
加护管或限制口一是可防止一边橇动一边插入造成永久变形，二是可限制大于限制口尺寸的针或其它零件插入，破坏插孔的弹性件；
按插孔加工分为缩口型和缩口勒光型，孔口采用勒光工艺，则可提高接触部位的长度，提高接触可靠性。
5）冠簧式插孔，内带接触圈式
6）音叉/簧片接触件
直接用板材冲制，不进行弯曲等，尺寸精度高，成本低，适合于大批量生产；
接触部位为冲裁面，表面较为粗糙，插拔时易擦伤阳接触件或印制板接触部位；
弹性零件比较硬，为弹性常数大的接触件，弹性差。
（二）刚性孔配弹性针
绞线式弹性插针（麻花针接触件）
（四）发展方向
低、无插拔力；
高接触可靠性。
三、接触件的材料
（一）基体材料
接触件和衬套材料应是导电的材料，护套应由不锈钢制造；不相容金属在互相接触使用时，应采取合适的防电解腐蚀保护措施。
导电性好：
电阻率低，降低电流通过时的温升；
弹性好：
金属弹簧的位移量和接触压力在弹性极限以内成比例关系，如果位移量超过弹性极限将会造成永久变形，与初始弹性特性相比，接触压力将变小。
耐腐蚀性好：
有时大电流、高电压用接触件不进行表面处理，因此必须具有良好的耐腐蚀性，而镀的贵金属层，也不可避免地存在着镀层孔隙，基体金属将通过孔隙被腐蚀。
加工性能好：
降低成本。
其它方面：
压接型的压铆性（材料的延伸率好），焊接型的可焊性，应力腐蚀破裂，季裂现象等。
（二）镀层
接触件表面镀银层厚度应大于5um，在底层上的镀金层厚度最小1um（产品军标一般要求1.27um），含金量至少99.0%，努氏硬度130—200，银不得做底镀层。
当采用局部镀时，镀贵金属的长度应等于最大摩擦电接触长度至少加0.5mm，非接触部位镀锡铅合金，含锡50—90%，厚度至少为2.5um。
（三）接触件的端接方式
常用的端接方式
（1）焊接，一般包括导线与接触件的焊接、接触件与印制板焊接两种，常用手工和波峰等锡焊连接，原理是焊锡“湿润”其它金属的表面并且构成锡焊结合，其中存在着复杂的物理、化学及冶金学的各种力和效应的交织。
牢固结合的关键因素有控制焊接温度、控制焊接时间、焊接表面的洁净等。
需用助焊剂和焊料等，可能由于各种不当的操作在焊点的微观结构中存在隐患；
（2）压接,压接可靠性高、操作方便、速度快、人员素质要求不高、能避免化学污染和热污染，压接的形式有多种，军品上多用筒形压接，分为可拆卸可更换或不可拆卸可能更换。
最重要的是导线、端子和操作工具三者之间的正确配合，另外剥线时不能伤导线，导线的插入深度要适当。
压接工具有手动的压接钳、自动或半自动的压接机等。
（3）绕接，是导线在受到张力的情况下进行缠绕，将实心导线绕在一个带有棱角的柱杆上，使其在棱角处发生变形，造成导线与柱杆之间的气密接触面。
绕接的技术要求见MIL-STD-1130，有手动的绕接枪和程序控制自动绕接设备，绕接有两种型式，一是绕在柱杆上的全为裸导线；二是根部最后一圈为保留绝缘外皮的导线。
绕接最突出的是可靠性高，比锡焊高2—3个数量级，操作简单，绕线错误或线路改进时，退线容易。
但流过的电流几乎全是通过最初的少数线匝，绕接需要空间，只适合于小截面的单股软导线，故使用受到限制；
（4）插入，是一种可分离的物理连接方法，即将连接器的端接部位插入多层印制板金属化孔内，由端接部位的弹性结构与金属化孔完成接触。
（5）刺破，实际上是接触件与带状电缆的压接，有两种方式，一是需穿破绝缘层（包围导体式压接）；二是需穿刺导体本身以形成压接（穿刺导体式压接）。
五、结构和性能
（一）结构
（1）接触件号及导线筒接线范围见下表：
插合端号
插合端尺寸
额定电流
试验电流
导线筒号
可压线规号
4/0
ф13.00±0.03
225A
0000
000000
2/0
ф10.31±0.03
185A
00
000
0
ф9.07±0.03
150A
0
012
2
ф7.19±0.03
100A
1
126
4
ф5.72±0.03
80A
80A
2
24
6
ф4.52±0.03
60A
4
46
8
ф3.61±0.03
46A
6
68
10
ф3.18±0.03
33A
8
810
12
ф2.39±0.03
23A
25A
10
1012
14
ф1.98±0.03
17A
12
1214
16
ф1.588±0.03
10A
13A
16
161820
20
ф1.02±0.03
7.5A
7.5A
20
202224
22
ф0.762±0.013
5A
5A
22
222426
23
ф0.686±0.013
A
22D
222426
24
ф0.635±0.013
3A
24
2426
26
ф0.508±0.013
2A
28
ф0.381±0.013
1.5A
（2）性能
低电平接触电阻
导线线规号
试验前最大接触电阻
试验后最大接触电阻
16
5mΩ
6mΩ
20
9mΩ
11mΩ
22
15mΩ
17mΩ
24
20mΩ
23mΩ
26
31mΩ
38mΩ
28
50mΩ
60mΩ
30
75mΩ
88mΩ
32
110mΩ
125mΩ
接触电阻，在25±3℃加电流测电压降，最小的32号线加0.5A，最大的0000号线加225A的电流。
接触件的插入力和分离力，用最小直径的插针测分离力，用最大直径的插针测插入力。
常用的为：
插合端
尺寸号
初始最小
分离力
初始最大
插入力
试验后最小分离力
试验后最大插入力
4
2.78N
66.76N
2.23N
80.69N
8
1.39N
44.52N
1.11N
52.87N
12
0.83N
8.35N
0.70N
10.02N
16
0.56N
8.35N
0.42N
10.02N
20
0.19N
5.01N
0.17N
6.12N
22
0.19N
3.34N
0.17N
3.90N
23
0.14N
2.23N
0.11N
2.78N
压接抗张强度
在规定负荷下，导线不能从接触件上拉脱（包括从压接筒或套中拉出，或导线在导线筒或套中拉断）。
导线号
镀镍铜导线初始值
镀镍铜导线热试验后
20
85N
64N
22
36N
27N
24
27N
20N
26
13N
11N
28
9N
7N
30
7N
5N
其它性能指标按GJB1216
第二章常用材料
一、铜及铜合金（主要用于制造接触件）
纯铜、黄铜、锡青铜、特殊青铜（无锡青铜）、白铜；
二、铝及铝合金（主要用于制造外壳）
纯铝、铝合金
三、黑色金属（主要用于制造螺钉、附件等）
普通碳素结构钢、低合金结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、易切削钢、弹簧钢、滚动轴承钢、碳素工具钢
四、工程塑料（主要用于绝缘安装板）
1．常用热塑性塑料：
聚酰胺PA2、聚甲醛POM、聚碳酸脂PC、聚砜PSF、聚酰亚胺、聚四氟乙烯PTFE、热塑性聚脂PBT、聚苯硫醚PPS、热致性液晶聚合物LCP
2．常用热固性塑料
酚醛树脂、环氧塑料EP、DAP
五、导线
1．天津609厂的主要导线产品
AF为铜芯小截面安装线、AF-1镀银为铜芯小截面安装线、AFP为铜芯小截面屏蔽安装线、AFP-1为镀银铜芯小截面屏蔽安装线、AFR-200铜芯聚四氟乙烯薄膜安装线、AFR-250镀银铜芯聚四氟乙烯薄膜安装线、AFRP-200铜芯聚四氟乙烯薄膜屏蔽安装线、AFRP-250镀银铜芯聚四氟乙烯薄膜屏蔽安装线、AFPF镀银铜芯氟塑料绝缘屏蔽安装线、AFSF微小型两芯护套屏蔽线。
2．全兴公司主要导线产品
安装线的产品代号：
A安装线
省略代号镀银铜线
X镀锡铜线
F46聚全氟乙丙烯绝缘
F4可熔性聚四氟乙烯绝缘
P屏蔽结构
如AF46-200、AF46（X）-200、AF46P-200、AF46P（X）-200等，电压250或600V，温度-55—+200℃，AFk的温度范围-65—+250℃。
3．昆明电缆主要导线产品
主要产品有：
铜芯四氟薄膜绕包小截面安装电线AFR-200，耐温-65—+200℃；铜芯四氟薄膜绕包屏蔽小截面安装电线AFRP-200，耐温-65—+200℃；镀银铜芯四氟薄膜绕包小截面安装电线AFR-250，耐温-65—+250℃；镀银铜芯四氟薄膜绕包屏蔽小截面安装电线AFRP-250，温度范围-65—+250℃。
第三章连接器的基本结构与性能介绍
一、连接器的基本构成
连接器一般分为插头、插座。
插头（或插座）的一般构成：
接触件、绝缘安装板、外壳、安装锁紧机构、附件构成。
各组成部件的基本功能：
接触件：
实现电连接，建立电通道；
绝缘安装板：
固定接触件并实现电绝缘；
外壳：
结构支撑、固定绝缘安装板并提供安装接口；
附件：
安装插头插座或固定线缆
二、连接器组成零组件基本功能简介
1、接触件
插针插孔的电连接是靠插针插孔的弹性接触来实现的，插针插孔的结构形式决定了接触的可靠性。
根据实际使用需要，人们发明了多种型式的接触件，常见的接触件形式及其结构特点如下：
1）绞线式弹性插针（即麻花针，代表产品：
J30J系列）；
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